KR101975828B1 - 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법 - Google Patents

직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법 Download PDF

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Abstract

엔진 시동 오프 후 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측해서 엔진으로 공급되는 연료의 공급을 제어하는 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법에 관한 것으로, 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프, 상기 연료펌프에 의해 펌핑되어 연료공급라인을 통해 공급되는 연료 중에서 일부를 고압으로 가압해서 엔진으로 공급하고 나머지 연료를 봄베로 회수하는 고압펌프 및 차량의 주행 상태에 기초해서 엔진에 공급되는 연료의 송출량을 조절하도록 상기 연료펌프와 고압펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 마련하여, 엔진의 시동 오프 시간과 미리 저장된 예측 정보를 이용해서 상기 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측한 결과에 기초해서 상기 연료펌프의 회전수를 조절해서 상기 연료공급라인에 충진된 연료를 봄베로 순환시켜 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다.

Description

직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법{LIQUID PETROLEUM-GAS DIRECT INJECTION SYSTEM AND FUEL SUPPLY CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘피지 연료를 고압으로 가압하여 엔진에 직접 분사하는 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 직접분사식 엘피아이 시스템(Liquid Petroleum Direct Injection)은 연료탱크의 압력에 의존한 기계식 엘피지 연료 방식과는 달리 연료공급라인에 고압펌프를 설치하고, 고압펌프에 의해 고압으로 송출되는 액상 연료를 인젝터에서 실린더 내부로 분사하여 엔진을 구동하는 구조로 되어 있다.
이러한 직접분사식 엘피아이 시스템은 차량의 동력 성능을 향상시키고, 연료소비량을 절감하여 연비를 향상시키고, 탄소발생량을 저감하는 효과를 가진다.
본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 직접분사 엘피아이 시스템 기술을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다.
종래기술에 따른 직접분사 엘피아이 시스템은 연료가 저장되는 봄베, 봄베 내에 설치되어 연료를 펌핑하는 연료펌프, 연료펌프에서 펌핑된 연료를 엔진으로 공급하는 연료공급라인, 엔진의 연료를 봄베로 회수하는 연료회수라인, 연료공급라인 상에 설치되어 연료펌프에서 펌핑된 연료를 고압으로 가압시켜 엔진으로 공급하는 고압펌프 및 고압펌프의 토출측에 연결되어 고압으로 가압된 연료가 충진되는 연료레일을 포함한다.
연료레일에 고압으로 충진된 연료를 엔진의 연소실에 직접분사하는 인젝터는 연료레일로부터 연결관을 통해 연결되고, 엔진의 실린더 헤드에 점화플러그와 인접하여 장착된다.
그리고 연료공급라인에는 고압펌프의 전단에 셧오프밸브가 설치되며, 고압펌프는 연료펌프에서 펌핑되어 연료공급라인으로 이송된 연료를 약 100 내지 200bar로 가압한다.
고압펌프는 인젝터를 통해 분사되는 연료의 압력이 연료레일 내에서 고압상태, 예컨대 약 120bar 정도로 일정하게 유지되도록 하고, 그 이상의 오버플로우되는 압력을 봄베로 회수되도록 하는 기능을 한다.
여기서, 고압펌프로부터 회수되는 연료는 연료 압력 레귤레이터에 의해 감압된 후 봄베 내로 회수된다.
이에 따라, 종래기술에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 고압펌프에서 일부 연료를 봄베로 회수함으로써 봄베 내의 액상 연료 수위를 적정하게 유지하고, 봄베 내부의 빈 공간이 급격하게 증가하는 것을 방지하여 캐비테이션을 억제시켜 열평형 상태를 이루도록 한다.
즉, 종래기술에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 봄베에 저장된 엘피지 연료를 약 Δ5bar의 압력으로 고압펌프까지 공급하고, 연료레일로 공급하고 남은 나머지 연료를 회수하는 저압연료부와 고압펌프에서 약 40 내지 100bar로 가압된 고압연료를 연료레일을 거쳐 인젝터로 공급하는 고압연료부로 구성된다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1284804호(2013년 7월 10일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1383747호(2014년 4월 17일 공고)
그러나 종래기술에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 엔진 시동 오프 후 연료공급라인에 충진된 연료의 압력이 저하됨에 따라, 엔진의 시동성이 저하되는 문제점이 있었다.
즉, 엔진 시동 오프 후에는 엔진에 남아 있는 열로 인해 기포가 발생함에 따라, 연료공급라인에는 액체 상태와 기체 상태 연료가 혼합된 상태가 된다.
특히, 엔진 시동 오프후 약 40 내지 60분이 경과하면, 봄베와 고압펌프 사이를 연결하는 연료공급라인 상에 충진된 연료의 압력이 약 40 내지 10bar로 저하되면서 베이퍼록 현상이 발생하여 엔진 시동성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 엔진 시동 오프 후 연료의 상태를 예측하여 시동성을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진 시동 오프 후 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하여 연료의 공급량을 증대하고, 연료의 압력을 높여서 엔진 시동성을 향상시킬 수 있는 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엔진 시동 오프 후 연료공급라인에 충진된 기체 상태의 연료를 신속하게 제거하고, 연료공급라인 내부의 연료압력을 상승시킬 수 있는 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템은 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프, 상기 연료펌프에 의해 펌핑되어 연료공급라인을 통해 공급되는 연료 중에서 일부를 고압으로 가압해서 엔진으로 공급하고 나머지 연료를 봄베로 회수하는 고압펌프 및 차량의 주행 상태에 기초해서 엔진에 공급되는 연료의 송출량을 조절하도록 상기 연료펌프와 고압펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 엔진의 시동 오프 시간과 미리 저장된 예측 정보를 이용해서 상기 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측한 결과에 기초해서 상기 연료펌프의 회전수를 조절해서 상기 연료공급라인에 충진된 연료를 봄베로 순환시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 예측 정보를 저장하는 저장부, 엔진의 시동 오프 시간과 상기 저장부에 저장된 상기 예측 정보에 기초해서 상기 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하는 예측부 및 상기 예측부의 예측 결과에 기초해서 상기 연료펌프의 송출량 및 송출압력을 상승시켜 연료를 순환시키도록 상기 연료펌프의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예측 정보는 엔진의 시동 오프 후 상기 제어부에 내장된 타이머를 이용해서 계수된 시동 오프 시간과 차량에 마련된 냉각수 온도센서에서 감지된 냉각수 온도 및 실제 차량을 이용한 실험 데이터를 기반으로 상기 연료공급라인에 충진된 연료의 액체 및 기체 상태를 예측한 정보이고, 상기 제어부는 상기 연료공급라인에 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측된 경우, 연료가 원활하게 순환할 수 있도록 상기 고압펌프에 마련된 스필밸브의 닫힘 시간을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 연료공급라인의 고압펌프 전단 및 연료회수라인의 고압펌프 후단에 설치되고 상기 고압펌프의 저압부로부터 봄베로 회수되는 연료의 압력을 감압하고 상기 고압펌프로 공급되는 연료의 공급량을 일정하게 유지하는 레귤레이터 유닛을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 연료공급라인과 연료회수라인에 설치된 각 압력센서로부터 감지된 연료 압력에 따라 레귤레이터 유닛과 연료펌프 및 상기 봄베에 설치된 멀티밸브의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 연료공급 제어방법은 (a) 엔진의 시동 오프되면, 시동 오프 시간을 계수하는 단계, (b) 전원이 공급되면 연료펌프를 구동해서 연료레일에 연료를 공급하여 엔진을 시동하는 단계, (c) 제어부에서 엔진의 시동 오프 시간와 미리 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인 라인에 충진된 연료의 상태를 예측하는 단계 및 (d) 상기 (c)단계에서 예측된 결과에 기초해서 상기 연료펌프의 회전수를 조절하여 엔진에 공급되는 연료의 송출량 및 압력을 상승시켜 상기 연료공급라인에 충진된 연료를 봄베로 순환시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 (e) 상기 (c)단계의 예측 결과, 상기 연료공급라인에 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측된 경우, 연료가 원활하게 순환할 수 있도록 상기 고압펌프에 마련된 스필밸브의 닫힘 시간을 증가시키도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법에 의하면, 엔진 시동 오프 후, 시동 오프 시간과 냉각수 온도 및 실험 데이터를 기반으로 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하고, 예측 결과에 따라 연료펌프의 회전수를 조절해서 연료의 송출량 및 압력을 조절할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측되면 연료펌프의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 순환시킴으로써, 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 연료레일의 후단에 연료회수라인을 연결하고, 엔진 시동 초기에 예측 정보에 기초해서 연료의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 봄베로 순환시킴으로써, 연료공급라인 뿐만 아니라, 연료레일에 포함된 기체 상태의 연료를 신속하게 제거해서 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 직접분사식 엘피아이 시스템의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 연료공급 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템 및 그의 연료공급 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 봄베(11)에 저장된 엘피지 연료를 약 Δ5bar의 압력으로 고압펌프(14)까지 공급하는 연료공급라인(S)과 고압연료펌프(14)에서 연료레일(15)로 공급하고 남은 나머지 연료를 약 Δ5bar의 저압 상태에서 회수하는 연료회수라인(R)을 저압연료부라 한다.
그리고 고압연료펌프(14)에서 약 40 내지 150bar로 가압된 고압연료를 엔진으로 공급하는 연료레일(15) 및 인젝터를 고압연료부라 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 직접분사식 엘피아이 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 봄베(11) 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진(E) 쪽으로 공급하는 연료펌프(12), 연료펌프(12)에 의해 펌핑되어 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료 중에서 일부를 고압으로 가압해서 엔진(E)으로 공급하고 나머지 연료를 봄베(11)로 회수하는 고압펌프(14), 연료공급라인(S)의 고압펌프(14) 전단 및 연료회수라인(R)의 고압펌프(14) 후단에 설치되고 고압펌프(14)의 저압부로부터 봄베(11)로 회수되는 연료의 압력을 감압하고 고압펌프(11)로 공급되는 연료의 공급량을 일정하게 유지하는 레귤레이터 유닛(16) 및 차량의 주행 상태에 기초해서 엔진(E)에 공급되는 연료의 송출량을 조절하도록 연료펌프(12)와 고압펌프(14)의 구동을 제어하는 제어부(17)를 포함한다.
연료펌프(12)와 고압펌프(14) 및 연료레일(15) 사이에는 연료를 공급하는 연료공급라인(S)이 마련되고, 고압펌프(14)의 회수구와 봄베(11) 사이에는 고압펌프(14)에서 엔진(E)에 공급하고 남은 나머지 연료를 저압상태에서 봄베(11)로 회수하는 연료회수라인(R)이 마련된다.
연료공급라인(S)의 고압펌프(14) 전단 및 연료회수라인(R)의 고압펌프(14) 후단에는 고압펌프(14)로부터 봄베(11)로 회수되는 연료의 압력을 감압하고, 봄베(11)에서 고압펌프(11)로 공급되는 연료의 공급량을 일정하게 유지하는 레귤레이터 유닛(16)이 설치된다.
레귤레이터 유닛(16)은 도면에 미도시하고 있으나, 연료 압력 레귤레이터, 연료 압력 측정센서, 연료 온도 측정센서 및 셧오프밸브를 내장하고 있으며, 이를 통해 연료공급라인(S) 및 연료회수라인(R)의 연료 이동 및 차단을 제어한다.
연료펌프(12)는 봄베(11) 내부에 저장된 엘피지 연료를 펌핑하여 연료공급라인(S)으로 공급하고, 봄베(11)에는 연료펌프(12)에 의해 펌핑된 연료를 송출하는 멀티밸브(13)가 설치될 수 있다.
여기서, 연료공급라인(S)을 통해 공급되는 연료는 초기에는 저압상태, 예컨대 약 2bar의 압력으로 고압펌프(14)로 전달된다.
고압펌프(14)는 연료펌프(12)에 의해 펌핑되어 연료공급라인(S)을 통해 저압으로 공급되는 연료 중에서 일부를 고압, 예컨대 약 40~150bar로 가압하여 연료레일(15)로 공급하고, 나머지 연료를 내부의 저압부로부터 연료회수라인(R)을 통해 봄베(11)로 회수되도록 한다.
여기서, 고압펌프(14)는 연료펌프(12)로부터 공급된 연료 중에서 일부를 고압으로 가압하는 가압수단(도면 미도시)을 포함하고, 상기 가압수단은 연료의 흡입력 및 가압력을 발생하는 피스톤과 리턴스프링, 연료의 공급유량 및 토출압력을 제어하는 스필밸브, 상기 스필밸브에 연결되는 입구측 체크밸브 및 상기 피스톤에 의해 가압된 연료를 토출하는 토출공에 결합되는 토출측 체크밸브를 포함할 수 있다.
연료레일(15)에는 각 실린더에 고압의 액체상태인 연료를 분사하는 인젝터(I)가 설치될 수 있다.
제어부(17)는 엔진 시동 오프 후 연료의 상태를 예측하기 위해 미리 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인(S)에 충진된 연료의 상태를 예측하고, 예측 결과에 기초해서 연료공급라인(S)에 충진된 연료의 압력을 조절하도록 연료펌프(12)의 구동을 제어한다.
이를 위해, 제어부(17)는 상기 예측 정보를 저장하는 저장부(21), 엔진의 시동 오프 시간과 저장부(21)에 저장된 예측 정보에 기초해서 연료공급라인(S)에 충진된 연료의 상태를 예측하는 예측부(22) 및 예측 결과에 기초해서 연료펌프(12)의 송출량 및 송출압력을 상승시켜 연료를 순환시키도록 연료펌프(12)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 신호발생부(23)를 포함할 수 있다.
상기 예측 정보는 엔진(E)의 시동 오프 후 제어부(17)에 내장된 타이머를 이용해서 계수된 시동 오프 시간과 차량에 마련된 냉각수 온도센서(18)에서 감지된 냉각수 온도 및 실제 차량을 이용한 실험 데이터를 기반으로 연료공급라인(S)에 충진된 연료의 액체 및 기체 상태를 예측한 정보이다.
예를 들어, 상기 예측 정보는 엔진(E)의 시동 오프 시간 및 냉각수 온도별로 연료의 송출량 및 압력을 미리 설정된 고압 상태로 상승시키기 위한 연료펌프(12)의 회전수를 매칭시킨 테이블로 마련되고, 예측부(22)는 상기 테이블을 이용해서 연료의 상태를 매칭시켜 예측한 결과로 연료펌프의 회전수를 설정해서 신호발생부(23)로 전달할 수 있다.
신호발생부(23)는 예측 결과에 따라 연료펌프(12)의 송출량 및 압력을 상승시키도록 연료펌프(12)의 회전수를 조절해서 상기 제어신호를 발생할 수 있다.
이와 함께, 제어부(17)는 연료공급라인(S)에 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측된 경우, 연료가 원활하게 순환할 수 있도록 고압펌프(14)에 마련된 스필밸브의 닫힘 시간을 증가시키도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 엔진 시동 오프 후, 시동 오프 시간과 냉각수 온도 및 실험 데이터를 기반으로 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하고, 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측되면 연료펌프의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 순환시킴으로써, 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제어부(17)는 연료공급라인(S)과 연료회수라인(R)에 설치된 각 압력센서(도면 미도시)로부터 감지된 연료 압력에 따라 레귤레이터 유닛(16)과 연료펌프(12), 멀티밸브(13)의 구동을 제어하도록 모터 컨트롤러(19)에 제어신호를 발생할 수 있다.
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 연료공급 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 연료공급 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 3의 S10단계에서 엔진(E) 시동이 오프되면, 제어부(17)는 내장된 타이머를 이용해서 시동 오프 시간을 계수한다.
S12단계에서 다시 이그니션 키가 스타트 조작되어 전원이 공급되면, 제어부(17)는 연료펌프(12)를 구동해서 엔진(E)에 연료를 공급하여 엔진(E)을 시동하도록 제어한다.
즉, 제어부(17)는 연료펌프(12)에 내장된 모터를 구동하도록 모터 컨트롤러(19)의 구동을 제어하는 제어신호 및 엔진(E)을 목표 RPM으로 회전시키도록 점화플러그 및 인젝터(I)의 구동을 제어하는 신호를 발생한다.
이에 따라, 봄베(11) 내부의 연료펌프(12)가 구동되어 봄베(11) 내부에 저장된 연료를 펌핑하여 연료공급라인(S)을 통해 공급하고, 레귤레이터 유닛(16)의 셧오프밸브는 공급되는 연료가 고압펌프(14)로 전달되도록 개방 동작한다.
이때, 연료레일(15) 내부에는 고압의 액체상태인 엘피지 연료가 충진된 상태이므로, 인젝터(I) 및 점화플러그는 제어부(17)의 제어신호에 따라 구동되어 엔진(E)이 구동된다.
그리고 고압펌프(14)는 엔진(E)의 캠축과 연동하여 엔진(E)의 구동력을 이용해서 구동되고, 상기 셧오프밸브를 통해 공급된 연료 중에서 일부를 고압으로 가압하여 연료레일(15)로 전달하고, 나머지 연료를 내부의 저압부로부터 연료회수라인(R)으로 전달한다.
이때, 레귤레이터 유닛(16)의 연료 압력 레귤레이터 내부의 밸브가 개폐 동작함에 따라 연료회수라인(R)을 통해 약 Δ5bar만큼 가압된 연료가 봄베(11)로 회수된다.
이에 따라, 봄베(11) 내부에는 연료펌프(12)에 의해 펌핑되어 배출되는 연료와 레귤레이터 유닛(16)의 연료 압력 레귤레이터에 의해 감압되어 회수되는 연료 사이에 열평형이 이루어지게 된다.
이와 같은 과정을 통해 엔진(E)이 시동되면, S14단계에서 제어부(17)의 예측부(22)는 엔진(E)의 시동 오프 시간과 저장부(21)에 저장된 예측 정보에 기초해서 연료공급라인(S)에 충진된 연료의 상태를 예측한다.
이때, 예측부(22)는 엔진(E)의 시동 오프 시간별로 연료의 송출량 및 압력을 미리 설정된 고압 상태로 상승시키기 위한 연료펌프(12)의 회전수를 매칭시킨 테이블을 이용해서 연료의 상태를 매칭시켜 예측한 결과로 연료펌프(12)의 회전수를 설정해서 신호발생부(23)로 전달한다.
S16단계에서 신호발생부(23)는 예측부(22)의 예측 결과, 즉 예측부(22)에서 설정된 연료펌프(12)의 회전수에 따라 연료펌프(12)의 회전수를 조절해서 구동하도록 제어신호를 발생한다.
그러면, S18단계에서 연료펌프(12)는 제어부(17)의 제어신호에 따라 조절된 회전수로 구동되고, 연료펌프(12)의 송출량 및 송출압력이 상승함에 따라, 연료공급라인(S)에 충진된 기포를 포함한 연료가 연료회수라인(R)을 따라 고압펌프(14)로부터 봄베(11)로 순환한다.
이때, 제어부(17)는 연료공급라인(S)에 기포가 포힘된 연료가 원활하게 순환할 수 있도록, 고압펌프(14)에 마련된 스필밸브의 닫힘 시간을 증가시키도록 제어한다.
이와 같이, 본 발명은 엔진 시동 오프 후, 시동 오프 시간과 냉각수 온도 및 실험 데이터를 기반으로 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하고, 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측되면 연료펌프의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 순환시킴으로써, 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다.
S20단계에서 제어부(17)는 상기 이그니션 키가 오프 조작되어 전원공급이 차단되는지를 검사하고, 전원 공급이 차단될 때까지 차량의 주행 상태에 따라, 연료펌프와 고압펌프 및 레귤레이터 유닛의 구동을 제어한다(S22).
한편, S20단계의 검사결과 전원 공급이 차단되면, 제어부(17)는 직접분사식 엘피아이 시스템(10)에 마련된 각 장치의 구동을 중지하고, 다시 S10단계로 진행해서 이후 과정을 반복 수행한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 엔진 시동 오프 후, 시동 오프 시간과 냉각수 온도 및 실험 데이터를 기반으로 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하고, 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측되면 연료펌프의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 순환시킴으로써, 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 고압펌프의 회수구를 통해 저압 상태의 연료를 봄베로 회수하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템의 구성도이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 직접분사식 엘피아이 시스템(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 연료레일(15)의 후단과 봄베(11) 사이에 연료회수라인(R)을 마련하고, 연료레일(15)에서 엔진(E)에 분사하고 남은 연료 및 연료레일(15)에서 오버플로우된 연료를 봄베(11)로 회수한다.
이와 같이, 본 발명은 연료레일의 후단에 연료회수라인을 연결하고, 엔진 시동 초기에 예측 정보에 기초해서 연료펌프의 회전수를 조절해서 연료의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 순환시킴으로써, 연료공급라인 뿐만 아니라, 연료레일에 포함된 기체 상태의 연료를 신속하게 제거해서 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 엔진 시동 오프 후, 시동 오프 시간과 냉각수 온도 및 실험 데이터를 기반으로 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하고, 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측되면 연료펌프의 송출량 및 압력을 상승시켜 연료를 순환시킴으로써, 엔진의 안정성 및 재시동성을 향상시키는 직접분사식 엘피아이 시스템 및 연료공급 제어방법 기술에 적용된다.
10: 직접분사식 엘피아이 시스템
11: 봄베 12: 연료펌프
13: 멀티밸브 14: 고압펌프
15: 연료레일 16: 레귤레이터 유닛
17: 제어부 18: 냉각수 온도센서
19: 모터 컨트롤러 21: 저장부
22: 예측부 23: 신호발생부
S: 연료공급라인 R: 연료회수라인
E: 엔진 I: 인젝터

Claims (6)

  1. 봄베 내부에 내장되고 연료를 펌핑하여 엔진 쪽으로 공급하는 연료펌프,
    상기 연료펌프에 의해 펌핑되어 연료공급라인을 통해 공급되는 연료 중에서 일부를 고압으로 가압해서 엔진으로 공급하고 나머지 연료를 봄베로 회수하는 고압펌프 및
    차량의 주행 상태에 기초해서 엔진에 공급되는 연료의 송출량을 조절하도록 상기 연료펌프와 고압펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 예측 정보를 저장하는 저장부,
    엔진의 시동 오프 시간과 상기 저장부에 저장된 상기 예측 정보에 기초해서 상기 연료공급라인에 충진된 연료의 상태를 예측하는 예측부 및
    상기 예측부의 예측 결과에 기초해서 상기 연료펌프의 송출량 및 송출압력을 상승시켜 연료를 순환시키도록 상기 연료펌프의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 신호발생부를 포함하며,
    상기 예측 정보는 엔진의 시동 오프 후 상기 제어부에 내장된 타이머를 이용해서 계수된 시동 오프 시간과 차량에 마련된 냉각수 온도센서에서 감지된 냉각수 온도 및 실제 차량을 이용한 실험 데이터를 기반으로 상기 연료공급라인에 충진된 연료의 액체 및 기체 상태를 예측한 정보이고,
    상기 제어부는 상기 연료공급라인에 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측된 경우, 연료가 원활하게 순환할 수 있도록 상기 고압펌프에 마련된 스필밸브의 닫힘 시간을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 엘피아이 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료공급라인의 고압펌프 전단 및 연료회수라인의 고압펌프 후단에 설치되고 상기 고압펌프의 저압부로부터 봄베로 회수되는 연료의 압력을 감압하고 상기 고압펌프로 공급되는 연료의 공급량을 일정하게 유지하는 레귤레이터 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 연료공급라인과 연료회수라인에 설치된 각 압력센서로부터 감지된 연료 압력에 따라 레귤레이터 유닛과 연료펌프 및 상기 봄베에 설치된 멀티밸브의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 엘피아이 시스템.
  5. 제1항 또는 제4항에 기재된 직접분사식 엘피아이 시스템의 연료공급 제어방법에 있어서,
    (a) 엔진의 시동 오프되면, 시동 오프 시간을 계수하는 단계,
    (b) 전원이 공급되면 연료펌프를 구동해서 연료레일에 연료를 공급하여 엔진을 시동하는 단계,
    (c) 제어부에서 엔진의 시동 오프 시간와 미리 저장된 예측 정보를 이용해서 연료공급라인 라인에 충진된 연료의 상태를 예측하는 단계,
    (d) 상기 (c)단계에서 예측된 결과에 기초해서 상기 연료펌프의 회전수를 조절하여 엔진에 공급되는 연료의 송출량 및 압력을 상승시켜 상기 연료공급라인에 충진된 연료를 봄베로 순환시키도록 제어하는 단계 및
    (e) 상기 (c)단계의 예측 결과, 상기 연료공급라인에 기체 상태의 연료가 포함된 상태로 예측된 경우, 연료가 원활하게 순환할 수 있도록 상기 고압펌프에 마련된 스필밸브의 닫힘 시간을 증가시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 엘피아이 시스템의 연료공급 제어방법.
  6. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102248353B1 (ko) * 2020-04-07 2021-05-07 (주)모토닉 Lpdi 차량의 연료압력 제어장치
KR102312727B1 (ko) * 2020-04-07 2021-10-14 (주)모토닉 Lpdi 차량의 연료압력 조절장치
KR20230095697A (ko) * 2021-12-22 2023-06-29 주식회사 블루젠트 차량의 부조화 방지 장치

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040018795A (ko) * 2002-08-27 2004-03-04 현대자동차주식회사 엘피아이 엔진 시동성 향상 방법
KR20060028550A (ko) * 2004-09-25 2006-03-30 르노삼성자동차 주식회사 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프제어방법
KR20060031212A (ko) * 2004-10-08 2006-04-12 현대자동차주식회사 엘피아이 엔진의 시동 오프시 연료라인의 연료회수장치 및그 제어방법
KR20070028678A (ko) * 2005-08-30 2007-03-13 현대자동차주식회사 엘피아이 차량의 연료 누설 방지 제어방법
KR20120018496A (ko) * 2010-08-23 2012-03-05 현대자동차주식회사 연료 펌프 제어 방법
KR20120045279A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 현대자동차주식회사 시동 오프 후에 저압 펌프 구동 제어 방법
KR101284804B1 (ko) 2011-03-11 2013-07-10 (주)모토닉 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법
KR101383747B1 (ko) 2012-06-27 2014-04-17 (주)모토닉 직접분사 엘피아이 시스템
KR20170088136A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 (주)모토닉 직접분사식 엘피아이 개조 차량의 연료공급장치 및 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040018795A (ko) * 2002-08-27 2004-03-04 현대자동차주식회사 엘피아이 엔진 시동성 향상 방법
KR20060028550A (ko) * 2004-09-25 2006-03-30 르노삼성자동차 주식회사 엘피지 액상 인젝션 시스템의 시동성 향상을 위한 펌프제어방법
KR20060031212A (ko) * 2004-10-08 2006-04-12 현대자동차주식회사 엘피아이 엔진의 시동 오프시 연료라인의 연료회수장치 및그 제어방법
KR20070028678A (ko) * 2005-08-30 2007-03-13 현대자동차주식회사 엘피아이 차량의 연료 누설 방지 제어방법
KR20120018496A (ko) * 2010-08-23 2012-03-05 현대자동차주식회사 연료 펌프 제어 방법
KR20120045279A (ko) * 2010-10-29 2012-05-09 현대자동차주식회사 시동 오프 후에 저압 펌프 구동 제어 방법
KR101284804B1 (ko) 2011-03-11 2013-07-10 (주)모토닉 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법
KR101383747B1 (ko) 2012-06-27 2014-04-17 (주)모토닉 직접분사 엘피아이 시스템
KR20170088136A (ko) * 2016-01-22 2017-08-01 (주)모토닉 직접분사식 엘피아이 개조 차량의 연료공급장치 및 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102248353B1 (ko) * 2020-04-07 2021-05-07 (주)모토닉 Lpdi 차량의 연료압력 제어장치
KR102312727B1 (ko) * 2020-04-07 2021-10-14 (주)모토닉 Lpdi 차량의 연료압력 조절장치
KR20230095697A (ko) * 2021-12-22 2023-06-29 주식회사 블루젠트 차량의 부조화 방지 장치
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